Sinds de vroegste dagen van ruimtetraining heeft NASA astronauten onder water gezet om de gewichtloze ervaring van bewegen in microzwaartekracht te simuleren. In 1966 oefende Buzz Aldrin bijvoorbeeld ruimtewandelingen met een mockup van een Gemini-ruimtevaartuig in een groot zwembad in Maryland ter voorbereiding op de Gemini 12-missie. In 1983 oefenden astronauten met het verplaatsen van een volledig model van het vrachtruim van de spaceshuttle met behulp van de gewichtloze omgevingstrainingsfaciliteit (WETF) van het Johnson Space Center. Het succes van onderwatertraining leidde uiteindelijk tot de oprichting van het Neutral Buoyancy Laboratory in Houston, het grootste binnenwaterlichaam ter wereld, geschikt voor modellen van grote delen van het internationale ruimtestation.
Vanaf 2001 trainen en testen astronauten apparatuur in de open oceaan als onderdeel van het NASA Extreme Environment Operation of NEEMO-programma. Vorige maand dook een bemanning van aquanauten en astronauten op na negen dagen te hebben doorgebracht in een onderzeese habitat bekend als de Aquarius Reef Base, 62 voet onder het oceaanoppervlak voor de kust van Key Largo, Florida. De expeditie, NEEMO 23, was de laatste in een reeks missies die de bodem van de Atlantische Oceaan gebruiken als testterrein voor mogelijke deep space-technologieën en -procedures. Aquarius, een onderdeel van de internationale universiteit van Florida, is ongeveer 40 voet lang en 20 voet breed en is ook een ideaal testbed voor het bestuderen van de fysieke en mentale effecten van wonen en werken in besloten ruimtes.
Hoewel het programma al bijna twee decennia bestaat, was dit de eerste NEEMO-missie met een volledig vrouwelijk NASA-onderzoeksteam. NEEMO-bemanningslid Csilla Ari D'Agostino, een neurobioloog aan de Universiteit van Zuid-Florida, legt uit dat de gegevens die tijdens deze missie zijn verzameld cruciaal zijn om een compleet beeld te krijgen van hoe alle astronauten zich in de ruimte kunnen gedragen, vooral sinds eerdere NEEMO-bemanningen waren voornamelijk mannelijk.
"Het is belangrijk om gegevens over beide geslachten te verzamelen, " zegt Ari D'Agostino. “Als er een verschil is, moeten we uitzoeken hoe we dat kunnen beheren. Als dat niet zo is, moeten we dat ook weten. '
Twee leden van het NEEMO 23-team bereiden apparatuur voor om het metabolisme van sponzen te meten. (Karl Shreeves) Ari D'Agostino werd vergezeld door aquanaut Shirley Pomponi, een marien bioloog aan het Ocean Branch Institute van Harbor Branch van de Atlantische Universiteit van Florida, en NASA-astronautkandidaat Jessica Watkins. Het team werd geleid door de Italiaanse astronaut Samantha Cristoforetti, die in 2014 en 2015 200 dagen in de ruimte doorbracht - een recordruimtevlucht voor een Europeaan.
De niet-astronauten van de groep werden gekozen vanwege hun duikervaring en om hun eigen onderzoek uit te voeren. Ari D'Agostino bestudeert de fysiologische effecten van duiken, zoals wat er gebeurt wanneer duikers zuurstof ademen in omgevingen met hoge druk. Tijdens de expeditie bestudeerde ze ook groepsdynamiek en hoe gedrag verandert onder lichamelijke en mentale stress. Pomponi, daarentegen, bestudeert zeesponzen en testte een nieuwe draagbare bemonsteringstool die mogelijke toepassingen in de ruimte zou kunnen hebben, zoals het nemen van monsters van planetaire rotsen en sedimenten.
Terwijl eerdere NEEMO-missies gericht waren op het simuleren van activiteiten op het oppervlak van een asteroïde, testte NEEMO 23 nieuwe apparatuur en werkprotocollen voor het Internationale Ruimtestation en toekomstige diepe ruimtemissies naar de maan en Mars.
Op een doorsnee dag bracht de helft van de bemanningsleden maximaal vijf uur buiten de testapparatuur van het schip door en verzamelden monsters, terwijl die binnen verantwoordelijk waren voor het aansturen van het werk en het communiceren met de missiecontrole. "Soms communiceer ik met vier verschillende mensen tegelijk", zegt Pomponi. "Ik zou communiceren met de duikers, met wetenschapscommunicatie, met missiecontrole en met iemand in het leefgebied."
Binnen Waterman instrueerde Pomponi de duikers buiten hoe ze haar onderzoeksapparatuur moest gebruiken voor het verzamelen van sponsmonsters en het meten van hun metabolische activiteit. Deze methode diende als een analogie voor toekomstige missies naar Mars, waar een astronaut misschien moet worden belast met het gebruik van gespecialiseerde tools die door iemand anders zijn ontworpen.
"Er was vooraf een beetje training op het land, maar niet veel", zegt Pomponi. "Maar in de ruimte, wanneer ze op onderzoek zijn, zijn de astronauten die daar zijn niet noodzakelijk degenen die weten hoe ze die instrumenten moeten gebruiken."
De aquanauten en astronauten moeten tegen de stroom in duwen om hun uitrusting tussen werkplaatsen op bijna 80 voet diep te vervoeren. (Csilla Ari D'Agostino) Tweeënzestig voet onder de oppervlakte raakte het team ook logistieke problemen: apparaten worstelden om verbinding te maken met internet, microfoons uitgesneden en helmkoorden kwamen los, onder andere ongelukken. Voor elk van deze scenario's moest het team zelf een oplossing voor het probleem vinden. Pomponi zegt dat haar ervaring met het communiceren met duikers om te werken en problemen met haar apparatuur op te lossen, het belang illustreerde van het hebben van iemand met wetenschappelijke expertise als onderdeel van de bemanning, in plaats van alleen tijdens missiebeheersing.
"[Als] je op Mars bent en je stuurt een bericht terug naar de missiecontrole, het duurt 20 minuten om [daar] te komen, en dan nog 20 minuten om het antwoord terug te krijgen, " zegt Pomponi. “Dus je hebt minimaal 40 minuten vertraging. Deze missie was specifiek ontworpen om astronauten de mogelijkheid te geven om zelf problemen op te lossen en ... om beslissingen te nemen die verband houden met de procedures of instrumenten die we gebruikten. "
Teamleden in de habitat evalueerden ook hulpmiddelen zoals een scanning-elektronenmicroscoop (SEM) die dit jaar op weg is naar het internationale ruimtestation. "Het is als een miniatuurversie van een SEM", zegt Ari D'Agostino. "Het is absoluut geweldig, omdat je normaal gesproken bijna de helft van een kamer nodig hebt, en dit was ongeveer de grootte van een koffiezetapparaat." Het team gebruikte de SEM om monsters zoals Pomponons sponzen af te beelden, en aangezien de druk in Waterman 2, 5 keer hoger is dan dat aan het oppervlak, de aquanauten en astronauten ook konden rapporteren hoe de microscoop in een extreme omgeving werkte.
Buiten Waterman op de zeebodem probeerden teamleden een aantal nieuwe apparaten voor mogelijk gebruik in de ruimte. Ze testten een nieuw stuk medische apparatuur, een maanstrekker genaamd de Lunar Evacuation System Assembly (LESA) die helpt bij het optillen en vervoeren van een arbeidsongeschikte astronaut - een ontmoedigende taak zonder mechanische assistentie, gezien de aquatische ruimtepakken een 32-pond helm, een navelstreng omvatten lijn en een gewicht van 10 tot 20 pond om te voorkomen dat de aquanauts naar de oppervlakte drijven. In de ruimte zouden de even omvangrijke uitrusting van een astronaut en het gebrek aan zwaartekracht deze taak net zo moeilijk maken, waarbij de voordelen van het testen van deze nieuwe ontwerpen onder water worden benadrukt voordat ze naar een andere planeet worden gestuurd.
Om te beoordelen hoe de leefomstandigheden van invloed waren op hun mentale aanleg, voerde de bemanning dagelijkse oefeningen uit, zoals een maanvluchtsimulatie, die hun vermogen om te multitasken testte door hen te verplichten om tegelijkertijd het voertuig te landen, inkomende communicatie te lezen en statistieken zoals hoogte op te roepen.
Samantha Cristoforetti en Csilla Ari D'Agostino werken aan een 3D-geprint habitatpaneel dat wordt gebruikt als bouwmateriaal voor leefgebieden voor maan of Mars. (Csilla Ari D'Agostino) Onderdeel van het onderzoek van Ari D'Agostino was het bestuderen van hoe de groep zich als geheel gedroeg. Hoewel sommige teams kunnen afbrokkelen onder mentale en fysieke druk, werkte de NEEMO 23-bemanning naadloos samen.
"Natuurlijk waren er zeer stressvolle momenten waarop iedereen erg belast was, de leefomgeving was erg klein en we konden elkaar niet uit de weg gaan", zegt Ari D'Agostino. “We moesten echt weten wanneer iemand hulp nodig heeft, wanneer iemand moet ingrijpen en wanneer iemand een stap terug moet doen. Het was een heel, heel goede mix van persoonlijkheden, en we hadden veel plezier. ”
Nu weer boven zeeniveau, is het team verspreid en zal de komende weken hun gegevens analyseren en uiteindelijk de resultaten rapporteren. Ari D'Agostino hoopt dat ze kan bijdragen aan toekomstige NEEMO-missies als onderdeel van de ondersteunende bemanning.
"We lachten een beetje met astronautenvrienden dat we een postpartumdepressie hadden nu dit grote ding voorbij is, en we probeerden gewoon na te denken, " zegt ze. “Ik denk dat we wat tijd nodig hadden om te verwerken wat er echt gebeurde, omdat er iets mis kon zijn gegaan en gelukkig niet. We hebben een aantal echt spannende en grote dingen meegemaakt. ”
